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三氯甲烷是工业上广泛使用的强挥发性试剂

【背景及概况】[1][2][3]

三氯甲烷,也称氯仿,是工业上广泛使用的强挥发性试剂,也是一种常见的环境污染物。氯仿是一种重要的化工原料,在化工生产中起着十分重要的作用。其中,用于生产HCFC-22占主要消耗量,其消耗量达到氯仿总消耗量的75%左右。氯仿不仅用于生产HCFC-22,还可用于生产农药、医药,有机合成的溶剂以及合成萃取剂等。在人们的生活饮用水中氯仿的浓度有时可以达到每升几百微克。在一些食品中也检出了氯仿,含量为1~30μg/kg。氯仿是生产氟里昂及含氟高分子材料的主要原料。作为常规溶剂,常用于干洗和工业品脱酯溶剂的配制。

在医药工业中,被广泛用于青霉素、生物碱、甾族化合物、维生素、调味品及葡萄糖甙等的萃取和提纯。氯仿可经口、呼吸道和皮肤三个途径被人体吸收,在体内产生几种有活性的代谢中间产物。近年来研究发现高剂量的氯仿能抑制中枢神经系统,造成肝肾功能损害及肿瘤。小剂量、高浓度直接接触氯仿可引起局部皮肤的损伤。低质量浓度能明显加重花粉性变态反应性结膜炎的产生。有报道氯仿对机体免疫功能有一定的毒性作用。氯仿作为工业上广泛使用的强挥发剂,其免疫毒性作用对于因环境污染所致的某些职业病的预防具有重要的意义。

【理化性质】[4]

无色透明液体。易挥发。有香气。略有甜味。不易燃烧,但与火焰直接接触,也可燃烧,并生成光气。折光性强。相对分子质量119.38。相对密度1.4840。熔点-63.5℃。沸点61.7℃。折射率1.4476。微溶于水: 0℃时1.062、10℃时0.895、20℃时 0.822、30℃时0.776,能与乙醇、乙醚、石油醚、苯、四氯化碳和二硫化碳混溶。在光照下,可被空气中的氧所氧化而生成有剧毒的光气。遇铁时,此反应加速,为此,氯仿除应保存在无光处外,应避免与铁接触,为了安全,通常总是将其与乙醇一起混合,使生成无毒的碳酸乙酯。

本品与水形成共沸混合物,本品含量97.2%,共沸点56.1℃;也可与丙酮形成共沸混合物,此时含本品为79.5%,共沸点64.5℃;与甲醇也可形成共沸混合物,本品含量87.5%,共沸点53.5℃。本品易挥发,蒸气压高(×103Pa):50℃时70.127、40℃时48.849、30℃时32.797、20℃时 21.278、10℃时13.399、0℃时8.133、-10℃时 4.633、-20℃时2.613、-30℃时1.333、-50℃ 时0.275。粘度0.563mPa·s(20℃)。三氯甲烷由于三个氯原子的诱导效应,化学性活泼。易水解,生成甲酸和氯化氢;在碱催化剂作用下,可发生加成作用,例如氯仿和丙酮在氢氧化钾作用下,于50℃发生加成反应;在碱溶液中,三氯甲烷与伯胺反应,形成胩,胩有特殊气味,用以检查伯胺的存在。

制备[4][5]

1. 以乙醛为原料,在碱性溶液中,与次氯酸钙反应,可制得。也可以丙酮为原料, 与次氯酸钙反应。

2. 以甲烷为原料,直接氯化。此反应是一 种强烈的放热反应,为了增加氯仿的得率及减少 副产物(一氯甲烷、二氯甲烷及四氯化碳),应严格控制甲烷与氯的摩尔比,同时控制反应温度, 即使是这样,也不可能是单一的产品,只不过氯仿的产率高些。

3. 六氯丙酮与氢氧化钠反应,可制得氯仿。

CCl3COCCl3+NaOH→CHCl3 +CCl3COONa

4. 以四氯化碳为原料,与氢氧化亚铁反应,可制得氯仿。

5. 以四氯化碳为原料,在紫外光照射下,与乙醇反应,可制得氯仿。

CCl4+CH3CH2OH→CHCl3 +ClCH2CH2OH

6. 四氯化碳在催化剂锌粉的作用下,用氢气还原,可制得氯仿。

7. 氯油制氯仿:氯油是水合三氯乙醛、三氯乙醛半缩醛、三氯乙醛及氯化不完全产物等的混合物,其主要成分为水合三氯乙醛。通常规格的产品中,三氯乙醛的总折算量约为70%。其中水合三氯乙醛、三氯乙醛半缩醛、三氯乙醛在碱性环境下,均可反应生产氯仿。与石灰乳的反应方程式如下:

2CCl3CH(OH)2+ Ca(OH)2→2CHCl3+ Ca(COOH)2+ 2H2O;

2CCl3CHO+ Ca(OH)2→2CHCl3+ Ca(COOH)2

2CCl3CH(OH)OC2H5+ Ca(OH)2→2CHCl3+ Ca(COOH)2+ 2C2H5OH

而它们与二甲胺的反应方程式如下:

CCl3CH(OH)2+(CH3)2NH→(CH3)2NCHO+ CHCl3+ H2O;

CCl3CHO+(CH3)2NH→(CH3)2NCHO+ CHCl3;

CCl3CH(OH)OC2H5+(CH3)2NH→(CH3)2NCHO+ CHCl3+ C2H5OH

生产过程中没有1,1-二氯乙烷的产生,完全避免了甲烷氯化法中存在的去除该杂质的棘手问题,因而产品质量较好。

【应用】[4][5]

氯仿可用作溶剂,用于脂肪、树脂、橡胶、磷和碘的溶剂;氟利昂制冷剂的原料;染料、农药和杀菌剂的原料;干洗剂;医药原料,兽医麻醉剂;萃取剂等。

【参考文献】

[1] 陈鸿昌. 氯仿及甲烷氯化物市场分析[J]. 有机氟工业, 2008 (3): 44-53.

[2] 曹励民, 陈瑛, 杨亚娟. 氯仿对机体免疫功能的毒性作用[J]. 西安交通大学学报 (医学版), 2003,4.

[3] 邹梅, 赵生友, 王玮, 等. 氯仿的免疫毒性作用[J]. 中国免疫学杂志, 2002, 18(3): 178-178.

[4] 安家驹 主编;包文滁,王伯英,李顺平 合编.实用精细化工辞典.北京:中国轻工业出版社

[5] 乐晓兵. 氯油制备氯仿新工艺[J]. 氯碱工业, 2001 (3): 26-29.

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